Главная >  Производственный и технологический процесс 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 [ 66 ] 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85

тельной станции производят испытание изоляции шпилек, накладок, ярмовых балок и других деталей относительно активной стали магнитопровода напряжением переменного тока 2000 В в течение 1 мин.

Сопротивление междулистовой изоляции измеряют способом амперметра - вольтметра. Измерение производят при постоянном токе 0,25-8,5 А от аккумуляторной батареи напряжением 6- 12 В. Осуществляют измерение сопротивления каждого пакета и всего магнитопровода, регулируя ток реостатом. Результаты измерений должны соответствовать установленным требованиям [17, 18].

б] Сборка пространственных магнитопроводов

Наряду с плоскими магнитными системами, у которых продольные оси всех стержней и ярм располагаются в одной плоскости, существуют пространственные системы, у которых оси стержней и ярм располагаются в разных плоскостях.

Витой пространственный магнитопровод (см. рис. 26.1, б) состоит из трех овальных секций, навитых из лент рулонной стали на специальные оправки. Фасонная форма сечения навитой секции образуется за счет использования лент различной ширины. Намотку секций производят на специальных механизированных линиях. Конец ленты закрепляют сваркой. После намотки секция закрепляется металлическими струбцинами и подвергается отжигу для снятия напряжений, полученных при намотке. Освобожденные от струбцины отожженные кольца комплектуют по три штуки, располагают их между собой под углом 120° и закрепляют в таком положении бандажом из стеклоленты. Прямые участки овальных элементов образуют стержни, а радиусные стороны овала - ярма магнитопровода.

Сборка магнитопровода заключается в соединении воедино трех секций с образованием пространственного симметричного трехфазного магнитопровода.

В этих магинтопроводах в полной мере использованы лучшие свойства холоднокатаной стали - весь путь магнитного потока направлен только вдоль проката стали. Поэтому у трансформатора с таким магнитопроводом значительно ниже потери холостого хода. Трансформаторы с пространственными магнитопроводами изготавливают на Минском электротехническом заводе (МЭТЗ) им. В. И. Козлова.

Пространственный пластинчато-ленточный магнитопровод состоит из ярм, навитых из непрерывной ленты, и стержней, собранных из прямоугольных пластин. Изготовление и сборка ярм и стержней ведется самостоятельно на отдельных рабочих местах. Намотка ярма производится аналогично намотке элементов витого сердечника на специальных механизированных линиях. Намотку ленты производят до половины сечения ярма, затем вставляют закладки для образования отверстий под стягивающие

шпильки и заканчивают намотку ярма. После отжига ярма передают на сборку со стержнями. Стержни собирают из прямоугольных пластин вручную и скрепляют стеклобандажами.

Глава двадцать седьмая

ОБМОТОЧНО-ИЗОЛЯЦИОННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ

27.1. ОБМОТКИ И ИЗОЛЯЦИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Обмотки являются одним из основных элементов трансформатора, позволяющим осуществлять преобразование напряжения, т. е. получение двух или нескольких различных напряжений. Вместе с магнитопроводом они образуют активную часть трансформатора. Обмотки трансформатора выполняются из обмоточного провода и непосредственно связаны с деталями, которые образуют изоляцию трансформатора, удерживают провода в положении, предусмотренном расчетом и конструкцией, препятствуют их смещению под действием электромагнитных сил, а также создают каналы для охлаждения. В К9нструкцию обмоток входят выводные концы, регулировочные ответвления, емкостные кольца и экраны емкостной защиты.

Обмотки трансформаторов различных мощностей и напряжений различаются типом намотки, числом витков, поперечным сечением провода и числом параллельных проводов, направлением намотки, схемой соединения отдельные элементов обмотки и конструкцией изоляции. В зависимости от назначения трансформатора, его типа, мощности и напряжения обмотки выполняются различных конструкций [17]. В сериях отечественных силовых трансформаторов применяют концентрические обмотки круглой формы. Они устойчивы при воздействии на них растягивающих или сжимающих усилий, имеют наименьшую длину провода при заданном активном сечении магнитопровода, надежны в эксплуатации, просты в изготовлении.

Основным элементом обмотки трансформатора является виток, который в зависимости от номинального тока нагрузки может быть выполнен одним или группой параллельных проводов. Число витков обмотки определяется расчетом исходя из напряжения трансформатора. Ряд витков, намотанных иа цилиндрической поверхности, называется слоем. Число витков в одном слое может быть от одного до нескольких десятков и даже сотен. Отдельные витки обмотки группируются в катушки. Обмотка может состоять из одной или нескольких катушек, соединенных между собой. Между витками, слоями или катушками, а также между разными обмотками и частями трансформатора устанавливается электрическая изоляция, гарантирующая обмотку от пробоя как при рабочем напряжении, так н при возможных перенапряжениях. Для нормального охлаждения обмотки между ней и другими частями трансформатора, а также между слоями, катушками или отдельными витками предусмотрены каналы.

Во всех типах обмотки принято различать направления намотки правое и левое. Большинство обмоток трансформаторов, по соображениям удобства их изготовления, выполняется с левой намоткой.

По конструктивно-технологическим признакам различают следующие основные типы обмоток: цилиндрическую (одно- и многослойную), дисковую (катушечную), непрерывную катушечную, переплетенную, винтовую (рис. 27.1, а-г). Выбор типа обмоток зависит от числа витков, размера и числа параллельных проводов, способа охлаждения, мощности трансформатора и других факторов. При выборе типа обмоток следует руководствоваться предъявляемыми к ним требованиями, а также технической возможностью их выполнения. Основные требования,предъявляемые к обмоткам трансформаторов, можно подразделить на эксплуатационные и производственные.



Основными эксплуатационными требованиями являются достаточная электрическая и механическая прочность, а также нагревостойкость обмоток. Изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений как рабочее, так w коммутационные и атмосферные перенапряжения, которые могут возникнуть в, сети. Механическая прочность обмоток должна гарантировать их от повреждений при токах короткого замыкания и других механических воздействий. Геометрические размеры и форма обмоток должны сохраняться неизменными в течение всего периода эксплуатации трансформатора.


Рис. 27.1. Обмотки силовых трансформаторов.

а, б - цилиндрическая двух- и многослойная; в - непрерывная катушечная; г - винтовая одноходовая.

Производственные требования заключаются в наименьших затратах труда и материалов на их изготовление. В [17] детально изложены вопросы выбора обмоток, их устройства, а также расчета и конструирования.

В масляных трансформаторах обмотки, отводы, переключаюшие устройства и соединяющие провода находятся внутри бака, залитого маслом. Вводы (проходные изоляторы) имеют две части - нижнюю, более короткую, находящуюся в масле бака, и верхнюю, воздушную, находящуюся вне бака. Г1оэтому изоляцию масляного трансформатора можно разделить на внутреннюю (в масле) и внешнюю (в воздухе).

Внутренняя изоляция масляного трансформатора подразделяется на главную н продольную [17]. Главная изоляция представляет собой изоляцию данной обмотки (вместе с электрически соединенным с ней экраном отводами и переключателями) относительно корпуса, т. е. к заземленным частям магнитопровода и бака, а также по отношению к соседним обмоткам, электрически с иею не соединенным. Продольной изоляцией называют изоляцию между различными точками и частями данной обмотки (между витками, слоями, катушками и элементами емкостной защиты), имеющими разные потенциалы.

В процессе работы трансформатора изоляция в различных ее частях может подвергаться различным воздействиям, а именно: электрическим, тепловым, механическим, физико-химическим.

В период эксплуатации трансформатор постоянно находится во включенном состоянии и на его изоляцию длительно воздействует электрическое поле, соответствующее номинальному рабочему напряжению. Это напряжение изоляция должна выдерживать, ие повреждаясь весь период эксплуатации трансформатора. В процессе эксплуатации изоляция трансформатора подвергается также н

кратковременным перенапряжениям, которые вызываются явлениями атмосферного характера (грозовым разрядом), коммутационными процессами (включение-выключение трансформатора) и процессами аварийного характера (короткими замыканиями). Атмосферные перенапряжения наиболее опасны для продольной изоляции.

Весьма серьезным вопросом при обеспечении длительной безотказной работы трансформатора является исключение местных чрезмерных перегревов, ведущих к преждевременному старению изоляции. При правильной эксплуатации масляных трансформаторов, когда температура изоляции в наиболее нагретой точке не превышает 105 С, изоляция может служить 20-25 лет. Повышение температуры на 6-8 °С приводит к сокращению срока службы трансформатора примерно в 2 раза.

Изоляция трансформатора представляет сложный диэлектрик. При воздействии переменного электрического поля в сложном диэлектрике происходит выделение теплоты и нагревание изоляции, это явление носит название диэлектрических потерь.

При протекании тока по проводам обмоток и другим токоведущим частям между отдельными обмотками и проводами одной обмотки возникают механические усилия, которые при коротких замыканиях возрастают и могут вызвать остаточные деформации и даже повреждение обмоток и их изоляции.

Сложные физико-химические воздействия на изоляцию возникают в масляных трансформаторах в результате наличия в изоляции посторонних примесей и воздействия температуры. Наиболее вредными примесями являются: влага, остатки растворителя пропиточного лака, воздушные или газовые включения, загрязнения посторонними примесями (например, волокнами твердой и жидкой изоляции).

Необходимую электрическую прочность изоляции в трансформаторах обеспечивают выбором материала изоляции, изоляционных конструкций и размеров изоляционных промежутков. Рациональная конструкция и расположение обмоток обеспечивают их необходимую механическую прочность. Изоляционные материалы, применяемые в трансформаторостроении, ие вступают в химическое взаимодействие с маслом, поэтому оии не разрушаются и ие способствуют разложению и загрязнению масла. В масляных трансформаторах допустимая температура обмоток определяется не только классом изоляции обмоток, но также и допустимой температурой для масла, в котором находится обмотка.

Значительную роль в обеспечении электрической прочности изоляции играет правильная технология ее обработки. Одной из важнейших технологических операций является вакуумная сушка активной части трансформатора, которая проводится перед заливкой ее маслом.

В практике трансформаторостроения наибольшее распространение получила маслобарьерная изоляция обмоток, состоящая из различных комбинаций масляных каналов или промежутков с барьерами в виде цилиндров, простых и угловых шайб.

В трансформаторах стержневого типа с концентрическими обмотками основными промежутками главной изоляции являются следующие: канал между обмоткой и стержнем магнитопровода, канал между обмотками НН и ВН, промежутки между обмоткой ВН и стенкой бака, между обмотками разных фаз {междуфазиое расстояние) и между торцами обмоток НН и ВН и ярмами.

Достоинством маслобарьерной изоляции является более простая (по сравнению с масляно-бумажной) технология изготовления обмоток, изоляции, сборки активной части, ее сушки и пропитки маслом. В отечественных сериях силовых трансформаторов главная изоляция обмоток - маслобарьерная.

На рис. 27.2 показана конструкция изоляции трансформатора класса иа-лряжения 35 кВ. В ней изоляция между обмотками ВН и НН, между обмотками ВН и стержнем магнитопровода 3 выполнена в виде масляного промежутка, разделенного изоляционными (жесткими бумажно-бакелитовыми) цилиндрами Л и 7. Обмотки ВН и НН намотаны на балекитовых цилиндрах, являющихся каркасом обмотки.

Электрическую прочность продольной изоляции обеспечивают правильным выбором витковой и междукатушечиой изоляции. Изоляция между витками обеспечивается собственной изоляцией обмоточного провода. Междукатушечная изоляция в непрерывной обмотке осуществляется радиальными масляными ка-



налами, образуемыми дистанционными прокладками 16, надетыми на рейки IS и 15. Электроизоляционные картонные рейки, расположенные по окружности обмотки, как показано на рис. 27.2, создают вертикальные каналы между цилиндром и проводниками обмоткн. Детали радиального крепления удерживают обмотки концентрнчно относительно стержня магнитопровода и относительно друг друга и образуют для витков внутренних обмоток опоры, воспринимающие направленные внутрь обмоток радиальные усилия короткого замыкания. Ра-


Рис. 27.2. Строение изоляции обмоток трехфазных трансформаторов класса напряжения 35 кВ.

/, 2 -деревянные стержни крепления; 3 - магнитопровод; 4 - округленная деревянная планка расклинивания; 5 - бумажно-бакелитовый цилиндр обмоткн НН; 5 - непрерывная обмотка НН; 7 - бумажно-бакелнтовый цилиндр обмоткн ВН; 8 - непрерывная обмотка ВН; 9 - междуфазная перегородка; /О -щиток, закрывающий ярмо; -опорные кольца обмотки ВН; 72 -ярмовая изоляция; /3-рейки обмотки ВН; /4 - опорные кольца обмотки ВН; ij -рейкн обмоткн ВН; /5-прокладки обмотки ВН; /7 - электрокартоиная шайба; JS - вертикальная стальная шпилька, изолированная бумажно-бакелитовой трубкой; /9 -ярмовая балка; 20-планка уравнительной нзоляцин; 21. 22 -отвод (конец> обмотки.

диальное крепление цилиндра обмотки НН на стержне магнитопровода осуществляется нормализованными деревянными стержнями 1, 2 н планками 4. Между обмотками ВН различных фаз устанавливают междуфазную изоляцию. В трансформаторах малой н средней мощности напряжением до 15 кВ размеры изоляционных промежутков между торцами обмоток и ярмовымн балками относительно невелики. Поэтому концевую изоляцию обычно осуществляют в виде деревянных подкладок нли деталей из электроизоляционного картона, как бы совмещающих в себе и ярмовую, н уравнительную изоляцию.

Одним из перспективных видов изоляции является бумажно-масляная изоляция, применение которой позволяет уменьшить изоляционные расстояния, а это способствует увеличению предельной мощности транспортабельных трансформаторов.

27.2. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ИЗОЛЯЦИОННО-ОБМОТОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ, И ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ТРЕБОВАНИЯ

В производстве трансформаторов, как н электрических машин, применяют проводниковые н изоляционные материалы. В качестве проводников тока в обмотках трансформаторов применяется чистая электролитическая медь или алюминий.

Для обмоток масляных силовых трансформаторов применяют медный и алюминиевый изолированный провод круглого и прямоугольного сеченнй по ГОСТ 16512-70, 16513-70 и специальным ТУ кабельной промышленности. Применяются провода, изолированные лентами высоковольтной уплотненной кабельной бумаги, марок ПВО, ПБД, АПБД, ПЭБО, ПЭЛБО, а также провода, изолированные лентами кабельной илн телефонной бумаги, марок ПБ и АПБ..

Номинальная диаметральная (удвоенная) толщина изоляции круглых проводов составляет: 0,3; 0,72; 0,96; 1,20 мм. Номинальнаи удвоенная толщина изоляции для проводов марок ПБ и АПБ составляет: 0,45; 0,55; 0,72; 0,96; 1,20; 1,36; 1,68; 1,92 мм; а для марок ПБУ и АПБУ 2,0; 2,48; 4,08; 4,4 мм.

За рубежом в качестве междувитковой изоляции проводов наряду с применением лучших сортов кабельной бумаги стали применять синтетические изоляционные материалы.

Для обмоток сухнх трансформаторов применяют провода марок ПСД, ПСДК, ПДА (ГОСТ 7019-71).

При применении в обмотке проводов большой толщины (3-5 мм) и большого числа элементарных проводников в витке (более 100) очень важно ограничить добавочные потерн, вызываемые магнитным полем рассеивания и циркулирующими токами. В этом случае целесообразно применять специальные транспонированные провода.

Транспонированный провод (рис. 27.3, а) состоит из нечетного числа прямоугольных изолированных проводников, расположенных в два ряда. Между рядами проводов проложена изоляция из кабельной бумаги толщиной 0,12 мм. Для изготовления транспонированных кроводов применяются провода марки ПЭМП - Провода медные прямоугольные эмалированные высокопрочные. Транспозиция элементарных проводников выполняется по принципу круговой перестановки по прямоугольному контуру. Поверх образованного таким образом провода накладывается общая бумажная изоляция из кабельной бумаги марки КМ-120 толщиной 0,12 мм для проводов марки ПТБ или нз кабельной бумаги КВУ толщиной 0,08 мм для проводов марки ПТБУ-С (провод транспонированный из элементарных эмалированных проводников в общей бумажной изоляции, специальный). Номинальная удвоенная толщина бумажной изоляции для транспонированных проводов 0,95 н 1,35 мм.

По сравнению с обычными обмоточными проводами марки ПБ транспонированные провода марки ПТБ имеют ряд преимуществ: снижается трудоемкость изготовления обмоток, так как в процессе намотки отпадает необходимость транспозиции отдельных проводников; значительно повышается коэффициент заполнения сечения обмотки медью, благодаря замене бумажной изоляции элементарных проводников более тонкой эмаль-изоляцией; уменьшаются размеры обмоток, что ведет к уменьшению вложения материалов, снижает габариты и массу трансформатора; снижаются добавочные потери от полей рассеяния



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 [ 66 ] 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85